LTE 上行鏈路線性均衡算法分析

王連友

（北京銳安科技有限公司，北京,100044）

LTE 上行鏈路線性均衡算法分析

王連友

（北京銳安科技有限公司，北京,100044）

本文介紹了迫零均衡算法和MMSE均衡算法，并把這兩種均衡算法應用于LTE的上行接收機，并用matlab軟件進行仿真。根據兩種仿真信道的BLER結果進行分析。綜合來講，MMSE均衡算法要好于迫零算法。

LTE；MMSE均衡算法

1 LTE上行接收機模型

LTE上行PUSCH信道接收機結構如圖1所示。LTE終端設備發射的PUSCH信道數據是SC-FDMA數據，接收數據首先需要去掉CP(循環前綴,Cyclic Prefix），再經過FFT變換到頻域，這時DMRS（解調參考信號，用于信道估計）和數據部分要分開，其中DMRS進行信道估計得到信道的傳遞函數，并且可以計算出信噪比。和數據經過均衡器初步還原出軟比特數據。根據參考文獻描述還要經過解調，解擾，解速率匹配，Turbo解碼，最終去除CRC才得到最后的終端發送的數據。CRC的最終結果只有0和1，0就是數據譯碼正確，1就是錯誤，根據CRC的結果可以判斷出有多少數據塊正確傳輸，有多少數據塊傳輸失敗，根據這個統計結果判斷均衡算法的優劣，這個統計結果就是BLER（The Block Error Rate，塊誤碼率）

圖1 .LTE上行PUSCH信道接收機大概結構

2 MMSE均衡算法

其中R為接收到的數據，H為信道估計模塊估計出的傳遞函數，。

圖2 . MMSE均衡器結構

3 迫零均衡算法

ZF 就是迫零（Zero Force）算法，迫零均衡算法公式：

其中R為接收到的數據，H為信道估計模塊估計出的傳遞函數，。

圖3 . ZF均衡器結構

4 測試的信道模型

測試用的信道模型一是3GPP信道標準中的Extended Vehicular A model(EVA)信道。測試信道模型二是一個自己搭建的4徑衰落信道模型，暫且稱之為WNF信道。表1是兩個信道模型的參數表。

表1 .測試用的信道的參數

5 測試過程及結果

我分別采用這兩種測試信道進行迫零和MMSE均衡算法的性能比較，在整個LTE UL接收機系統下仿真，包括物理信道和傳輸信道，一直到最后還原出CRC添加前的數據。測試參數為：10M帶寬，RB數50，調制方式16QAM，FFT size 1024。終端單用戶單發射天線發送PUSCH數據，接收機側雙接收天線，形成SIMO模式。接收機的信道估計算法為最小二乘算法。Turbo解碼迭代4次。除多徑瑞麗衰落信道外還在時域添加高斯白噪聲，時域信噪比（SNR）和頻域信噪比（）關系：

信噪比（SNR）從0～16dB依次提升，從0dB開始以1dB為間隔采樣16個點，輸出比特誤碼率（BER）曲線。紅色線是接收機采用MMSE均衡得到的輸出誤碼率曲線，藍色線是接收機采用迫零均衡得到的輸出誤碼率曲線。

均衡輸入有信道估計的傳遞函數和頻域數據部分。MMSE均衡還需要信號噪聲功率比。

SNR計算方式：

6 推倒與結論

由測試結果可知信道環境不同，MMSE和迫零均衡性能表現也是不同的，WNF信道由于頻譜具有深衰落極點，MMSE均衡算法和迫零均衡算法相比有較強的優勢，但在EVA信道環境下，MMSE均衡和迫零均衡相比較而言，基本上沒有優勢可言。

1.迫零算法，雖然簡單但是卻完全消除了碼間干擾。如圖2，假設ZF均衡器是個傳遞函數為G的小系統，

所以迫零均衡器是完全消除碼間干擾的，但是根據上面的公式可以看出，如果H很小，衰落很大，會擴大噪聲，因為H越小，噪聲的增益越大，這是迫零均衡算法的缺點。但是EVA信道的頻域無深衰落，噪聲沒有被擴大，所以性能和MMSE均衡算法差不多。

2.對于MMSE均衡算法

[1] 王連友，盧志茂，時代.用于LTE接收機的MMSE-FDE均衡算法 [Z].西安: 現代電子技術，2010.

[2] 3GPP TS 36.211.V9.2.0.”Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channels and Modulation” [S].

[3] 3GPP TS 36.212.V8.7.0.”Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Multiplexing and channel coding”[S].

[4] 3GPP TS 36.104.V9.2.0.” Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);Base Station (BS) radio transmission and reception”[S].

[5] 王連友，盧志茂. LTE上行鏈路均衡的研究與實現 [D].哈爾濱:哈爾濱工程大學，2010. 3.

Linear Equalization Algorithm Research In LTE UpLink System

Wang Lianyou
（Beijing Run technology Company Limited,100044,China)

This article introduce Zero Force and MMSE equalizer Algorithm,And use the two equalizers in LTE uplink receiver.I simulated the two equalizer Algorithms in matlab software.According to the BLER analyze the results.Generally speaking,MMSE equalizer is better than Zero Force equalizer.

LTE;MMSE equalization algorithm

圖4.WNF信道測試結果